Изучение гидродинамики тарельчатых колонн

Министерство образования Российской Федерации

Казанский государственный технологический университет 
 
 
 

Кафедра ПАХТ 
 
 
 
 
 
 

     Лабораторная  работа № 17

     Изучение  гидродинамики тарельчатых  колонн 
 
 
 
 

                                                           

                                                         

                                                   Выполнил:

                                                                                      Студент группы 513142

                                                                                       Пак Е. Р.

                                                 Проверила:

                                                           Нургалиева А. А.

                                                                    
 

Казань 2006.

Изучение  гидродинамики тарельчатых  колонн

 

Цель  работы:

1. Визуальное наблюдение режимов работы ситчатой и колпачковой тарелок.
2. Экспериментальное определение гидравлического сопротивления сухой тарелки.
3. Экспериментальное определения гидравлического сопротивления орошаемой тарелки.

4.    Расчетное определение  гидравлического  сопротивления сухой  и орошаемой тарелок.

  5.    Сравнение экспериментальных  и расчетных результатов.

6.   Сопоставление гидравлического  сопротивления ситчатой и колпачковой тарелок.

Описание  установок

     Ниже  приводится описание двух лабораторных установок  для изучения режимов и гидравлического сопротивления: 1) аппарата с ситчатыми тарелками; 2) аппарата с колпачковыми тарелками

     Установки состоят из колонн 1 с тремя колпачковыми или ситчатыми тарелками (исследуется средняя тарелка); ротаметра 2 для измерения расхода жидкости; диафрагмы 3, соединенной с наклонным дифманометром 4 для измерения расхода воздуха; указателя 5 уровня жидкости на тарелке; наклонного дифманометра 6 для измерения гидравлического сопротивления тарелки.

     Расход  воздуха регулируется изменением числа  оборотов вентилятора с помощью ЛАТРа 7. Расход воды регулируется вентилем 8.

     Основные  размеры аппарата и тарелок: диаметр  аппарата D = 100 мм; расстояние между тарелками Н_мт =200 мм; высота выступа сливной трубы над тарелкой h_сл= 0,026 м; диаметр отверстий ситчатой тарелки d₀ = 2,8 мм; количество отверстий - 176; суммарное сечение отверстий, т. е. живое сечение ситчатой тарелки, S₀= 1,1·10 ^-3 м².

     Размеры колпачковой тарелки: диаметр газового патрубка d_п = 24 мм; размеры прорези колпачка: а = 12 мм; b = 2 мм; число прорезей колпачка 26; суммарное сечение прорезей колпачка, т.е. живое сечение колпачковой тарелки S₀= 6,24 ·10^-4  м².

Порядок проведения работы

     Визуальное  наблюдение режимов  работы тарелки. Установить расход жидкости по ротаметру, соответствующий 30 делениям его шкалы; включить вентилятор и медленно, периодически увеличивая расход воздуха, добиваться появления на тарелке различных гидродинамических режимов распределения газа в жидкости. 

     Опытное определение гидравлического  сопротивления сухой  тарелки.

Отключить подачу воды. Для  слива воды с колпачковой  тарелки к ней  снизу прикреплена  трубочка с зажимом. Для слива воды необходимо снять зажим и после освобождения тарелки от жидкости трубочку снова зажать. Включить вентилятор, и при максимальном показании дифманометра 4 в течении 10 минут пропускать воздух через колонну до полного удаления воды с тарелки. Затем, регулируя подачу воздуха, измерить дифманометром 6 гидравлическое сопротивление сухой тарелки. Произвести замеры гидравлического сопротивления тарелок для 6-7 значений расходов воздуха. Эти измерения должны охватить весь диапазон шкалы дифманометра 4. полученные результаты записать в таблицу 1. Выключить вентилятор.  

     Опытное определение гидравлического  сопротивления орошаемой  тарелки.

Открыть вентиль для воды и установить ее расход, соответствующий 30 делениям шкалы ротаметра. Включить вентилятор и, постепенно увеличивая расход воздуха, добиться постоянного уровня жидкости h_Ж на тарелке по уравномеру 5. замерить гидравлическое сопротивление для 5-6 значений расхода воздуха. При каждом расходе газа измерить также высоту жидкости h_Ж на тарелке. Результаты записать в таблицу 2. 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Опытные и расчетные результаты для сухой тарелки                                  таблица 1

Гидравлическое  сопротивление сухой  тарелки определяется по следующей формуле

, где x - коэффициент гидравлического сопротивления тарелки, для колпачковой тарелки x = 5;

r_Г = 1,26 кг/м³ (плотность воздуха);

(скорость  газа в прорезах  колпачковой тарелки)

1. = 2,2×10^-3/6,24×10^-4= 3,5 м/с

2. =2,5×10^-3/6,24×10^-4= 4 м/с

3. =3,2×10^-3/6,24×10^-4= 5,1 м/с

4. =3,8×10^-3/6,24×10^-4= 6,1 м/с

5. =4,4×10^-3/6,24×10^-4= 7,05 м/с

6. =4,7×10^-3/6,24×10^-4= 7,53 м/с

7. =5,1×10^-3/6,24×10^-4= 8,17 м/с

1. =5×1.26×3.5²/2=38.6 Па

2. =5×1.26×4²/2=50.4 Па

3. =5×1.26×5.1²/2=82 Па

4. =5×1.26×6.1²/2=117.2 Па

5. =5×1.26×7.05²/2=156.6 Па

6. =5×1.26×7.53²/2=178.6 Па

7. =5×1.26×8.17²/2=210 Па

Опытные результаты для орошаемой  тарелки                                таблица 2

 

Опытные и расчетные результаты орошаемой тарелки                     таблица 3